• Journal of Welding and Joining
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• 제10권4호
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• pp.190-198
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• 1992

Among the variety of welding processes available, the flux cored arc welding is one of the most frequently used process, because of its wide range of application and high productivity. The weld joint tracking is indispensable to improve the flexibility of the arc welding robot application for the flux cored arc welding (FCAW) process. In this study, an arc sensor which utilizes the electrical signal obtained from the welding arc itself was developed for weld joint tracking in FCAW. Because a model of the welding arc in flux cored arc welding was required to develop the arc sensor, a mathematical model was proposed by analysing the welding arc behaviour, and also an experimental model by using the factorial experiment and least square method. For overcoming the fluctuation in the welding current signal during tracking the weld joint, it was fitted to a curve which is inversely proportional to a trace of tip-to-workpiece distance by using the quadratic curve-fitting method.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권1호
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• pp.66-80
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• 1997

This paper describes a newly developed arc-sensing algorithm of seam-tracking for FCA W (flux-cored arc welding) horizontal fillet welding. In this algorithm, arc current and the Weighted-Are-Current (WAC) are used to adjust the position of a weld torch in directions of bead throat and weaving, respectively. The WAC, which is newly devised in this study, means that arc current in the vicinity of weaving end is more emphasized than that in the center of weaving. The reason of this is because there usually exists much noise in the center of weaving due to abrupt change of arc length in case some empty gaps exist in a fillet joint Variance analysis was performed in order to check the effect of weld parameters on arc current and the WAC. As a result, the relationships between tip-to-workpiece distance and arc current, and between weaving offset and the WAC were established.To check "the validity of the algorithm, seam-tracking experiments were performed ;mder various welding condition. The result of experiments showed a satisfactory tracking performance in the presence of empty gaps in a horizontal fillet joint.et joint.

• Journal of Welding and Joining
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• 제13권4호
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• pp.122-131
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• 1995

An automatic welding equipment for thick plates requires the capability of the seam tracking of the weld line which often includes misalignment of the workpiece and variation of groove width. In this study, an automatic welding equipment and control algorithms based on the arc sensor were proposed for the GMA welding of thick plates which had misalignment and gap variation. The developed system being constituted with 5 axis can be automatically controlled by computer and also automnatically set the welding conditions such as welding current, and voltage. The proposed algorithms for the seam tracking in multi-pass welding of the thick plates were constituted as follows : the detection of weaving-end point for findng the variation of groove width, the control of welding velocity for acquiring a constant thickness deposition of weld metal, and the calculation of groove width and height of an arbitrary pass in the multi-pass weld. As results of the application of the system, it was revealed that the system had a good capability in seam tracking and made an excellent weld quality in V groove butt joint.

• Journal of Welding and Joining
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• 제13권3호
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• pp.18-33
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• 1995

천연가스는 지구상에서 비교적 광범위하게 생산되며 구미 등에서는 대부분 pipe line으로 소비지까지 운송하여 사용하고 있지만 일본 등에서는 액화 천연가스 (LNG)로 저장, 수송하여 사용하고 있다. LNG 저장탱크는 생산측의 액화기지와 사용측 의 수입기지에 설치되며 지금까지 약 240기가 건설되어 있다. 종래 탱크 1기의 용량 은 대부분 6 - 8만m$^{3}$ 규모였지만, 토지의 유효이용 등으로 대형화되고 있으며, 또 지상식에서는 PC(Prestressed Concrete)의 방파제를 외부탱크에 근접시켜 외부탱크 와 일체화시킨 PC LNG 탱크가 개발.설계되었다. 일본에서는 이미 이 방식으로 세계 최대규모인 14만m$^{3}$ 탱크가 건조되어 가동 중이다. LNG의 주성분은 메탄이고 비등점은 -161.5.deg.C로 극저온이다. 이러한 저온에서도 취화되지 않고 사용할 수 있는 재료는 9%Ni강, Al 합금, 스테인레스강 및 Invar 등이 있지만, 탱크의 대형화에 따라 가공성, 용접성 및 경제성을 고려하여 요즈음은 9%Ni강이 주로 사용되고 있다. 한편 9%Ni강용 용접재료는 고Ni계 합금 및 모재와 동일한 성분계의 공금계가 있지만 지금까지 고 Ni계 합급이 주로 사용되고 있다. 본 내용에서는 9%Ni강을 사용한 지상식 평지원통형 LNG 탱크를 예로 들어 탱크의 개요 및 용접재료, 용접시공 등을 포함한 용접기술에 대해서 개괄적으로 설명하고자 한다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2010년도 춘계학술발표대회 초록집
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• pp.49-49
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• 2010

용접은 산업계의 기계 조립 및 접합을 위한 공정의 주요한 작업으로 조선, 중공업, 건설 등 산업현장에서 사람에 의한 수동적인 작업으로 대부분 수행된다. 이러한 용접 작업을 수행하는 용접 기술자는 산업 현장 훈련원과 직업 교육 학교에서 양성되지만 용접 훈련 과정은 실습 초보자에게 위험하고, 장시간 교육하기에 어려울 뿐 아니라 재료 낭비, 의사 소통의 한계, 즉석 결과 평가의 한계, 공간부족 등 다양한 문제가 있다. 그러므로, 안전하고 반복적인 실습 환경 제공하고 장시간 및 다수 교육참여 지원 등이 가능한 시스템을 구축하여 숙련된 우수 인력 조기 확보와 훈련 비용을 절감할 필요가 있다. 본 논문에서는 실제와 동일한 상호작용을 제공할 뿐만 아니라 고품질로 훈련 환경을 가시화하여 용접 상황을 동일하게 모사하는 가상 현실 기반 용접 훈련 시뮬레이터를 제시한다. 이 시스템은 용접의 형상과 환경의 고품질 가시화, 경험 DB를 통한 용접의 비드 형상 데이터 획득, 용접 토치를 이용하는 사용자 상호작용, 용접 훈련 결과 평가 및 최적 작업 가이드, 용접 콘텐츠 저작, 다양한 용접 훈련을 가시화하는 하드웨어 플랫폼으로 구성된다. 고품질 가상 용접 가시화는 경험 DB 기반 비드 형상 데이터와 신경회로망을 이용한 비드 형상 예측을 통해 실시간 비드 표현이 이루어지며 쉐이더 기반 고품질 모재 및 비드 표현, 아크 불꽃 효과 표현을 포함한다. 사용자 상호작용은 현장 작업 도구와 일치된 토치 인터페이스와 위치추적을 이용하여 토치의 작업각, 진행각, 속도, 거리 등을 반영할 수 있으며 진동과 소리 등 용접 훈련의 사실적 상호작용도 재현하였다. 용접 훈련 평가 및 최적 작업 가이드는 훈련자의 용접속도, 거리, 각도 등의 사용자 작업 결과를 그래픽으로 표현하고, 애니메이션을 통한 훈련 자세를 추후 분석할 수 있도록 하였고, 가상토치, 기준선, 수치계기 등을 이용한 최적 작업 훈련 가이드 제시하였다. 훈련 콘텐츠 저작은 메뉴UI 기반으로 용접의 전류, 전압 등의 조건과 상황을 선택하도록 제시하였고, 하드웨어 플랫폼은 워크벤치형 입체 디스플레이 방식으로 용접 환경을 가시화하였고, 위, 정면, 아래보기 등 다양한 용접 자세 변경을 지원 할 수 있도록 구축하였다. 이러한 가상현실 기반 훈련 시뮬레이터는 아크열 발생에 따른 장시간 훈련의 어려움을 극복할 수 있고, 다양한 실습 환경을 바꾸어 가며 반복적인 훈련이 가능하고, 실 재료를 사용하지 않아 재료의 낭비를 줄일 수 있는 환경 친화적인 안전하고 효율적인 훈련 실습 환경을 제공할 수 있다.

• 대한용접접합학회:학술대회논문집
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• 대한용접접합학회 2009년 추계학술발표대회
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• pp.19-19
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• 2009

최근, 유한한 에너지 자원의 한계와 지구 온난화 등으로 세계의 제조 산업은 새로운 국면을 맞이하고 있으며, 특히, 자동차 산업은 화석연료를 주 에너지원으로 사용한다는 점과 이 연료를 연소시킬 때 발생하는 이산화탄소가 지구 온난화의 주된 원인이 될 수 있다는 점에서 상기 문제들을 해결하기 위한 다양한 방법에 주목하고 있다. 그 중에서 자동차의 생산기술 측면에서 볼 때, 가장 중요한 이슈는 차체 경량화다. 자동차 차체는 자동차를 구성하고 있는 여러 가지 부품 중에서 약 40% 정도의 무게 비율을 차지하고 있기 때문에, 차체 경량화는 연비향상과 이산화탄소 배출가스 감소와 직접적인 관계를 가지고 있다. 다양한 차체 경량화 방법 중에서 가장 쉽게 접근할 수 있는 방법이 경량소재 적용에 의한 경량화 방법이다. 현재, 탄소섬유 강화 플라스틱과 같이 무게 절감 비율을 최대화 할 수 있는 소재들도 개발되어 일부 적용되고 있지만, 일반적으로 차체 경량화 소재로 가장 널리 사용되고 있는 소재는 알루미늄 합금이며, 이에 대한 차체 적용 비율이 점차로 높아지는 추세에 있다. 이에, 본 연구에서는 알루미늄 합금이 차체에 적용되었을 때의 장단점을 살펴보고, 알루미늄 합금을 적용한 차체 생산과정에서 유의해야 될 사항들과 이를 바탕으로 하는 생산성 극대화 방안에 대하여 고찰하였다. 먼저, 기존의 알루미늄 저항 점 용접공법의 단점을 최소화하고 대량생산 체계에 적합하도록 개발된 새로운 개념의 저항 점 용접 시스템에 대해 그 성능과 양산성을 검증하였다. 구리 전극과 알루미늄 피용접물 사이에 프로세스 테이프를 삽입하여 용접하는 이 시스템은 열전도성이 큰 알루미늄 용접부에서 저전류의 조건에서도 효과적으로 균일한 발열현상이 발생하게 하였으며, 전극 팁 드레싱 없이 모든 용접점이 항상 동일한 조건에서 용접이 이루어질 수 있도록 하였다. 용접 조건 설정에 있어서도 용접전류가 통전되는 순간에 전극 가압력을 자유로이 변형시켜 용접부 크랙 발생을 최소화할 수 있음을 확인하였다. 알루미늄의 또 다른 대표적인 접합방법인 아크용접에 있어서는 용접 입열량을 조절하여 용접변형을 최소화 할 수 있는 아크용접 시스템에 대해 양산성과 적용 타당성을 검토하였다. 와이어 송급 방향을 자유자재로 바꿀 수 있는 이 시스템의 특성에 의해 스패터를 최소화하면서 용융금속이 효과적으로 모재에 금속이행 될 수 있음을 확인하였으며, 판재, 압출재, 및 다이캐스팅재 등 다양한 차체 소재에 대한 용접 가능성 및 미그-레이저 하이브리드 용접과의 비교분석을 통하여 차체 박판 용접에서도 최소의 열변형으로 효과적으로 사용될 수 있음을 보였다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제15권1호
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• pp.92-100
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• 1997

손상된 ASTM A-470 class 8 고압 증기 터어빈 로터강의 수명 연장을 위해 보수 용접이 행하여졌다. SAW 용접부의 미세경도 측정결과 모재의 경도는 VHN 253이었으나 모재에 근접한 열영향부의 경도는 VHN 227로 떨어졌다. 이와 같이 경도가 떨어진 영역을 "연화층"이라 정의하였으며 약 0.5-0.6mm의 크기를 나타내었다. 한편 크립 파단 시험시 파괴는 연화층 부근에서 일어났으며 593.deg. C와 19Ksi(132 Mpa)에서 파단시간은 772.4hr이었다. 연화층의 크기를 줄이기 위해서 MIG 및 TIG 용접이 행하여졌는데 연화층 크기는 MIG의 경우 0.3-0.4mm이고, TIG의 경우에는 입열량의 크기에 따라 0부터 0.4mm의 크기를 나타내었다. 그러나 크립 파단시간은 연화층 크기가 작아질수록 감소하였다. 특히 TIG 용접부의 경우 크립 파단시간은 입열량과 밀접한 관계를 나타내었는데 입열량이 클수록 파단시간은 길어졌다. 대부분의 파괴는 ICHAZ에서 발생되었으나 입열량이 감소함에 따라 파단부는 CGHAZ으로 이동하였다. 파단면은 tearing과 dimple을 갖는 입내파괴를 나타내었다.파괴를 나타내었다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제13권2호
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• pp.12-24
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• 1995

최근에 국내 화력발전설비도 사용 기간이 30년을 넘게 됨에 따라, 고온설비의 경년열화도 평가 및 수명예측 기술에 대한 연구가 활발해지고 있다. 본 논문에서는 l965년부터 사용되어 노 후된 영월화력발전소 2호기의 주증기 파이프를 대상으로 실시한 열화도 및 수명평가 결과를 보고하였다. 주증기관의 취약부인 맞대기 용접부, 지류 용접부, Y부 및 T부 등의 용접부에 대해 표면복제법, 경도측정법을 사용하여 수명평가를 실시하였으며, 비파괴 검사에 의해 균열이 탐지된 경우에는 수명평가 컴퓨터 코드를 사용하여 균열성장에 의한 잔여수명을 계산하였다. 또한 파이프 모재의 잔여 수명은 해석적 방법에 의해 정량적으로 잔여수명을 계산한 후, 외경 패출량 측정, 입계부식법 등에 의해 재질 열화도를 정성적으로 평가하였다. 본 논문에서 사용한 기법 이외의 방법을 사용하여 수명평가 정확도를 개선하는 방향에 대한 의견도 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1069-1075
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• 2012

레이저는 고밀도 열원으로써, 입열을 최소화하면서 고속용접이 가능한 장비이다. 특히 최근 상업화된 고출력 파이버 레이저는 특유의 발진원리 때문에 높은 빔품질과 소형화된 시스템이 가능하다. 이러한 장점들로 인해 파이버 레이저는 LNG 카고탱크에 대해 선박 내부에서 용접이 가능한 가장 적합한 열원이라고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 선박산업에 레이저 용접기술을 적용하기 위해 파이버 레이저를 이용하여 LNG 선용 스테인리스강의 용접을 진행하였다. 연구에서 사용한 재료는 카고탱크에 사용되고 있는 오스테나이트계 스테인리스강인 두께 1.2mm의 STS304L였다. 레이저 출력 및 용접속도를 변화시켜가면서 겹치기 및 맞대기 용접을 실시한 후 용입특성을 분석하여 최적의 접합조건을 도출하였다. 그 결과 용접부에서 모재보다 우수한 기계적 성질을 얻을 수 있었다.

• 한국분말재료학회지
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• 제13권1호
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• pp.18-24
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• 2006

The brazing adhesion properties of Ag coated W-Ag electric contact on the Cu substrate have been investigated in therms of microstructure, phase equilibrium and adhesion strength. Precoating of Ag layer ($3{\mu}m$ in thickness) on the $W-40\%Ag$ contact material was done by electro-plating method. Subsequently the brazing treatment was conducted by inserting BCuP-5 filler metal (Ag-Cu-P alloy) layer between Ag coated W-Ag and Cu substrate and annealing at $710^{\circ}C$ in $H_2$ atmosphere. The optimum brazing temperature of $710^{\circ}C$ was semi-empirically calculated on the basis of the Cu atomic diffusion profile in Ag layer of commercial electric contact produced by the same brazing process. As a mechanical test of the electric contact after brazing treatment the adhesion strength between the electric contact and Cu substrate was measured using Instron. The microstructure and phase equilibrium study revealed that the sound interlayer structure was formed by relatively low brazing treatment at $710^{\circ}C$. Thin Ag electro-plated layer precoated on the electric contact ($3{\mu}m$ in thickness) is thought to be enough for high adhesion strength arid sound microstructure in interface layer.